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树莓派GPIO使用手册

树莓派GPIO使用手册

作者: 碎念枫子 | 来源:发表于2019-06-24 16:55 被阅读0次

    RPI.GPIO 使用手册

    1 导入模块
    import RPi.GPIO as GPIO

    通常可以try catch该导入语句来检查导入是否成功

    2 引脚号

    RPi.GPIO中,有两种方法可以对Raspberry Pi上的IO引脚进行编号。第一种是使用BOARD编号系统。这是指Raspberry Pi板上P1接头上的引脚号。使用这种编号系统的优点是,无论树莓派的电路板版本如何,您的硬件都能正常工作。你不需要重新连接你的连接器或更改你的代码。

    第二个编号系统是BCM号码。这是一种较低级别的工作方式 - 它指的是Broadcom SOC上的通道号码。您必须始终使用那个通道编号所对应的树莓派板上哪个引脚的图表。您的脚本程序可能会在Raspberry Pi板的硬件修订后而不能使用。

    要指定您使用引脚编号方式:

    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
      # or
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    

    通过mode = GPIO.getmode()可以检查设置的引脚编号方式

    3警告
    您可能在Raspberry PiGPIO上有多个脚本/电路。因此,如果RPi.GPIO检测到引脚已被配置为默认(输入)以外的其他引脚,则在尝试配置脚本时会收到警告。要禁用这些警告:

    GPIO.setwarnings(False)
    

    4、设置一个通道
    您需要设置您用作输入或输出的每个通道。将通道配置为输入:

    GPIO.setup(channel, GPIO.IN)
    

    (其中通道是基于您指定的编号系统(BOARDBCM)的通道编号)。

    有关设置输入通道的更多高级信息可以在这里找到。

    要将通道设置为输出:

    GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)
    

    您还可以为您的输出通道指定一个初始值:

    GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
    

    4、设置多个频道
    您可以一次设置多个通道(从0.5.8开始)。例如:

    chan_list  =  [ 11 ,12 ]     #加你想尽可能多的渠道!
                           #你可以用元组代替,即:
                           #chan_list =(11,12)
    GPIO.setup(chan_list, GPIO.OUT)
    

    输入
    读取GPIO引脚的值:

    GPIO.input(channel)
      ( 其中通道是基于您指定的编号系统(BOARD或BCM)的通道编号)。这将返回0 / GPIO.LOW / False或1 / GPIO.HIGH / True。
    

    有几种方法可以将GPIO输入到您的程序中。第一种也是最简单的方法是在某个时间点检查输入值。这就是所谓的“轮询”,如果你的程序在错误的时间读取了值,可能会错过输入。轮询在循环中执行,并可能是处理器密集型的。响应GPIO输入的另一种方式是使用'中断'(边沿检测)。边沿是从高电平到低电平(下降沿)或从低电平到高电平(上升沿)的意思。

    5.1 上拉/下拉电阻
    如果你没有连接到任何输入引脚,它将'浮空'。换句话说,读入的值是未定义的,因为它只有在按下按钮或开关时才会连接到任何东西。由于引脚会接收到干扰,可能读取到变化的值。

    为了解决这个问题,我们使用上拉或下拉电阻。这样,可以设置输入的默认值。可以在硬件上使用上拉/下拉电阻并使用软件。在硬件中,通常使用输入通道和3.3V(上拉)或0V(下拉)之间的10K电阻。RPi.GPIO模块允许您配置Broadcom SOC以在软件中执行此操作:

    GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
      # or
    GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
    (其中通道是基于您指定的编号系统的通道编号 - BOARD或BCM)
    GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
      # or
    GPIO.setup(channel, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_DOWN)
    

    5.2 测试输入(轮询)
    您可以立即读取IO引脚的输入值:

    if GPIO.input(channel):
        print('Input was HIGH')
    else:
        print('Input was LOW')
    

    要通过轮询轮询等待按钮按下

    while GPIO.input(channel) == GPIO.LOW:
        time.sleep(0.01)  # wait 10 ms to give CPU chance to do other things
    

    中断和边缘检测
    边沿是电信号从低电平变为高电平(上升沿)或从高电平变为低电平(下降沿)的状态变化。很多时候,我们更关心输入状态的变化而非价值。这种状态变化是一个事件。

    为了避免在程序忙于做其他事情时按下按钮,有两种方法可以解决这个问题:

    wait_for_edge()函数
    event_detected()函数
    在检测到边缘时运行线程的回调函数
    wait_for_edge()函数
    wait_for_edge()函数设计用于阻止程序的执行,直到检测到边缘。换句话说,上面等待按钮按下的示例可以被重写为:

    GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING)
    

    请注意,您可以检测GPIO.RISINGGPIO.FALLINGGPIO.BOTH类型的边沿。这样做的好处是它使用的CPU时间可以忽略不计,因此CPU还有很多工作要做。

    如果您只想等待一段时间,则可以使用timeout参数:

    #上升沿等待最多5秒(超时以毫秒为单位)
    channel = GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO_RISING, timeout=5000)
    if channel is None:
        print('Timeout occurred')
    else:
        print('Edge detected on channel', channel)
    event_detected()函数
    event_detected()函数设计用于与其他工作一起循环使用,但与轮询不同,在CPU忙于处理其他事情时,不会错过输入状态的变化。当使用类似Pygame或PyQt的东西时,这可能很有用,因为主循环会及时监听和响应GUI事件。
    
    GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)  # add rising edge detection on a channel
    do_something()
    if GPIO.event_detected(channel):
        print('Button pressed')
    请注意,您可以检测GPIO.RISING,GPIO.FALLING或GPIO.BOTH的事件。
    

    Threaded回调
    RPi.GPIO为回调函数运行第二个线程。这意味着回调函数可以与主程序同时运行,并立即响应边缘事件。例如:

    def my_callback(channel):
        print('This is a edge event callback function!')
        print('Edge detected on channel %s'%channel)
        print('This is run in a different thread to your main program')
    
    GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback)  # add rising edge detection on a channel
    ...the rest of your program...
    如果你想要多个回调函数:
    
    ef my_callback_one(channel):
        print('Callback one')
    
    def my_callback_two(channel):
        print('Callback two')
    
    GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
    GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_one)
    GPIO.add_event_callback(channel, my_callback_two)
    

    请注意,在这种情况下,回调函数按顺序运行,而不是同时运行。这是因为只有一个线程用于回调,每个回调都按照定义的顺序运行。

    5.4开关抖动
    您可能会注意到,每次按下按钮都会多次调用回调。这是所谓的“开关抖动”的结果。处理抖动有两种方法:

    在开关输入脚上添加一个0.1uF的电容。
    软件去除抖动
    以上两种方法的结合
    要使用软件去抖动,请将bouncetime =参数添加到指定回调函数的函数中。抖动时间应以毫秒为单位指定。例如:

    #在通道上添加上升沿检测,忽略处理
       GPIO的开关抖动操作的进一步边缘200ms 。
    GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=my_callback, bouncetime=200)
    要么
    
    GPIO.add_event_callback(channel, my_callback, bouncetime=200)
    

    5.5 删除事件检测
    如果由于某种原因,您的程序不再希望检测边缘事件,则可以删除它们:

    GPIO.remove_event_detect(channel)
    

    6、输出
    要设置GPIO引脚的输出状态,请执行以下操作:

    GPIO.output(channel, state)
    (其中通道是基于您指定的编号系统(BOARD或BCM)的通道编号)。
    
    状态可以是0 / GPIO.LOW / False或1 / GPIO.HIGH / True。
    

    A.设置输出高电平:

    GPIO.output(12, GPIO.HIGH)
     # or
    GPIO.output(12, 1)
     # or
    GPIO.output(12, True)
    

    B.设置输出低电平:

    GPIO.output(12, GPIO.LOW)
     # or
    GPIO.output(12, 0)
     # or
    GPIO.output(12, False)
    

    7、输出到几个通道
    您可以一次设置输出多个频道(从0.5.8开始)。例如:

    chan_list = [11,12]                             # also works with tuples
    GPIO.output(chan_list, GPIO.LOW)                # sets all to GPIO.LOW
    GPIO.output(chan_list, (GPIO.HIGH, GPIO.LOW))   # sets first HIGH and second LOW
    

    8.在RPi.GPIO中使用PWM
    要创建一个PWM实例:

    p = GPIO.PWM(channel, frequency)
    

    要启动PWM:

    p.start(dc)   # where dc is the duty cycle (0.0 <= dc <= 100.0)
    

    要更改频率:

    p 。ChangeFrequency (freq )   #其中freq是以Hz为单位的新频率
    

    要改变占空比:

    p.ChangeDutyCycle(dc)  # where 0.0 <= dc <= 100.0
    要停止PWM:
    p.stop()
    

    请注意,如果实例变量'p'超出范围,PWM也会停止。

    每两秒闪烁一次LED的示例:

    import RPi.GPIO as GPIO
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(12, GPIO.OUT)
    
    p = GPIO.PWM(12, 0.5)
    p.start(1)
    input('Press return to stop:')   # use raw_input for Python 2
    p.stop()
    GPIO.cleanup()
    

    增亮/调暗LED的示例:

    import time
    import RPi.GPIO as GPIO
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(12, GPIO.OUT)
    
    p = GPIO.PWM(12, 50)  # channel=12 frequency=50Hz
    p.start(0)
    try:
        while 1:
            for dc in range(0, 101, 5):
                p.ChangeDutyCycle(dc)
                time.sleep(0.1)
            for dc in range(100, -1, -5):
                p.ChangeDutyCycle(dc)
                time.sleep(0.1)
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    p.stop()
    GPIO.cleanup()
    

    9、GPIO恢复默认
    在程序的末尾,清理您可能使用的任何资源是一种很好的做法。这与RPi.GPIO没有什么不同。通过将您用过的所使用的通道返回到到无上拉/下拉输入的状态,这样可以避免短接GPIO引脚来导致意外损坏您的树莓派。请注意,这样只会清除你写的脚本中使用的GPIO通道。请注意,GPIO.cleanup()也会清除正在使用的引脚编号系统。

    在你的脚本程序的末尾写上:

    GPIO.cleanup()
    

    当您的程序退出时,可能不希望清理每个通道,而留下一些设置。您可以清理个别通道,使用通道的元组或列表做为参数输入:

    GPIO.cleanup(channel)
    GPIO.cleanup( (channel1, channel2) )
    GPIO.cleanup( [channel1, channel2] )
    

    10、RPi板信息和RPi.GPIO版本
    发现有关您的RPi的信息:

    GPIO.RPI_INFO
    发现Raspberry Pi电路板版本:
    
    GPIO.RPI_INFO [ 'P1_REVISION']
    GPIO.RPI_REVISION(不建议使用)
    要发现RPi.GPIO的版本:
    
    GPIO.VERSION
    

    11、编写一个测试程序blinkled.py
    这个测试程序控制树莓派上一GPIO 25每2秒变化一个电平,如果接一个LED灯到这个IO上面,就会看到这个灯亮2秒灭2秒

    #!/usr/bin/python
    #*coding:utf-8*
    #GPIO控制LED灯程序
    import RPi.GPIO as GPIO
    import time
    pin = 25
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(pin, GPIO.OUT)
     
    while True:
        GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
        time.sleep(2)
        GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
        time.sleep(2)
    

    https://blog.csdn.net/fhqlongteng/article/details/80395059
    https://sourceforge.net/p/raspberry-gpio-python/wiki/BasicUsage/

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